摘要：花崗巖不良地質(zhì)條件條件施工，按超前錨桿與鋼拱架常規(guī)支護(hù)形式難以滿足施工安全需要，在黑麋峰抽水蓄能電站進(jìn)廠交通洞、施工支洞進(jìn)口段采用管棚聯(lián)合支護(hù)形式，有效控制了不良地質(zhì)情況下的圍巖變形。本文僅簡單介紹這一方案的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：管棚聯(lián)合支護(hù)  花崗巖  不良地質(zhì)  應(yīng)用

　　Abstract: the granite bad geological conditions of the construction condition, according to the advanced anchor rod and the steel arch bridge conventional support form to meet construction safety need, in black elk peak pumped storage power plant in the hole, and construction, a hole traffic for import pipe anchor.the combined support form, the effective control of the bad geological conditions of the surrounding rock deformation. This paper introduced the plan only simple application.

　　Keywords: pipe roof combined support granite bad geological applications

　　1概述

　　黑麋峰抽水蓄能電站地處湖南省望城縣橋驛鎮(zhèn)境內(nèi)，總裝機(jī)容量2400MW，主要建筑物為上、下水庫、地下廠房及引水系統(tǒng)。上水庫位于黑麋峰森林公園內(nèi)，下水庫位于楊橋火車站東側(cè)湖溪沖沖溝內(nèi)，電站距長沙市區(qū)公路里程30km，距望城縣城20km。

　　進(jìn)廠交通洞位于湖溪沖左岸，西起下水庫壩址下游靈仙庵附近，與上壩公路相連接，進(jìn)口底板高程88.1m，東至地下洞室系統(tǒng)主變室下游邊墻，底板高程30.50m，全長1041.47m（含送風(fēng)洞長45m）,凈斷面尺寸為8.2m*7.0m（寬*高），城門洞型，設(shè)計(jì)最大縱坡為7.0%。

　　①施工支洞進(jìn)口位于地面副廠房以下、下水庫庫尾，進(jìn)口底板高程59.50，通至主廠房右端墻，底板高程44.70m，全長390m，設(shè)計(jì)最在大縱坡為9%，其中樁號(hào)①0+088.310～①0+247.402m與高壓電纜道及排風(fēng)洞結(jié)合，凈斷面尺寸為7.0×7.8m（寬×高），其它斷面尺寸為7.0×6.5m（寬×高），城門洞型。

　　在進(jìn)廠交通洞、施工支洞進(jìn)口段開挖過程中，由于地質(zhì)條件較差，用常規(guī)支護(hù)方式難以安全進(jìn)洞開挖，通過采用管棚聯(lián)合支護(hù)方案，確保了施工安全和工程進(jìn)度。

　　2    施工方案的選擇

　　2.1 工程地質(zhì)情況

　　①施工支洞、進(jìn)廠交通洞洞室布置區(qū)山體較雄厚~雄厚，居于燕山晚期侵入的銅盆寺花崗巖體南西部，巖性以中~中細(xì)粒斑狀二云母二長花崗巖為主，構(gòu)造方向以NE、NWW向?yàn)橹鳎�次為NW、NNE向。

　　進(jìn)廠交通洞進(jìn)口位于一地形低洼處，巖性以花崗巖為主，表部殘坡積覆蓋層厚、一般小于1m，全、強(qiáng)風(fēng)花帶下限埋深分別為3m左右、10m左右。進(jìn)口明挖巖石多呈強(qiáng)風(fēng)化狀，局部全風(fēng)化至弱風(fēng)化狀；兩側(cè)邊坡主要由全~強(qiáng)風(fēng)化巖體組成，局部為弱風(fēng)化巖體。洞臉坡巖多呈全~強(qiáng)風(fēng)化，洞口位于強(qiáng)~弱風(fēng)化巖體內(nèi)，巖體完整性較差，洞口及邊坡主要受巖體風(fēng)化破碎及結(jié)構(gòu)面的影響，進(jìn)洞前須作好鎖口處理。

　　洞室內(nèi)圍巖以花崗巖為主，局部為花崗微晶巖脈或石英脈，花崗巖巖石堅(jiān)硬，巖體完整性一般較好，其中近進(jìn)口段巖體呈弱風(fēng)化，局部為強(qiáng)風(fēng)化，屬Ⅲ~Ⅳ類圍巖；其余部位為微風(fēng)化~新鮮巖體，除斷層破碎帶外，多屬Ⅱ~Ⅲ類圍巖。

　　①施工支洞洞進(jìn)口及洞身0+000~0+025m段地形較緩，地表綜合坡度20°。進(jìn)口區(qū)分布2.5m左右厚的崩積物，下狀巖石以花崗巖為主，全、強(qiáng)風(fēng)化帶下限分別為3~5、10~15m，NE、NWW向結(jié)構(gòu)面較為發(fā)育，其中NE向結(jié)構(gòu)面與洞臉坡交角較小，且多傾向洞外；NWW向結(jié)構(gòu)面與側(cè)坡小角度相交，且基本位于地下水位以下，受結(jié)構(gòu)面及其組合和巖體蝕變影響，巖體完整性差~較差，。

　　2.2   施工方案確定

　　由于進(jìn)口地質(zhì)條件差，受地下水侵蝕影響，洞臉邊坡無法自穩(wěn)。①施工支洞經(jīng)設(shè)計(jì)變更，洞口位置向上游側(cè)偏移4m，但調(diào)整后0+000~025m段受風(fēng)化及地下水侵蝕影響，巖體蝕變嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)面節(jié)理發(fā)育，巖層破碎，多為松散體，完成洞口錨桿鎖口支護(hù)后，仍然不能進(jìn)洞。由于該段圍巖多為松散體，其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于初始地應(yīng)力，基本不具備抵御開挖時(shí)應(yīng)力釋放的能力，常規(guī)的噴錨支護(hù)或噴錨支護(hù)+鋼支撐的施工方法是在圍巖應(yīng)力釋放及應(yīng)力重分布后來約束圍巖變形，抵抗松動(dòng)圍巖壓力,且錨桿長度必須穿逾松動(dòng)圈，將大大增加錨桿長度。若采用上述方法支護(hù)，將會(huì)導(dǎo)致圍巖在開挖后至支護(hù)完成前發(fā)生較大的變形，甚至坍塌。綜合考慮上述因素，決定采用管棚聯(lián)合支護(hù)形式。

　　管棚聯(lián)合支護(hù)特點(diǎn)及原理是可以在圍巖應(yīng)力重分布前加固圍巖松動(dòng)圈，提高其整體抗壓強(qiáng)度，利用開挖后圍巖釋放的初始地應(yīng)力的反作用力來控制圍巖變形，可以確保掘進(jìn)安全，同時(shí)鋼支撐的數(shù)量可以減少一半。基于上述分析，經(jīng)研究決定采用"管超前、嚴(yán)注漿、短開挖（上下半洞、1.0m ~1.5 m/循環(huán)）、快封閉（5cm厚噴砼）、強(qiáng)支護(hù)（Φ25錨桿+Ⅰ16a支撐+20cm厚噴砼）、勤量測"的施工工藝，開挖施工嚴(yán)格遵從"先布管，后注漿，再開挖，注漿一段，開挖一段，封閉一段，支護(hù)一段"的原則。

　　3．施工方法及程序

　　管棚聯(lián)合支護(hù)主要施工方法及程序如下圖示：

　　總體施工程序框圖

　　4.1   小導(dǎo)管預(yù)注漿

　　小導(dǎo)管預(yù)注漿施工工藝流程框圖

　　開挖前沿隧洞開挖掌子面拱部及拱肩下1m范圍布置L=4.5m的Φ42超前注漿小導(dǎo)管，環(huán)向間距400mm，外插角100左右，縱向間距200mm，每進(jìn)尺3m施作一次，注漿漿液為水泥漿。其施工要點(diǎn)如下：

　　鉆孔：采用手風(fēng)鉆造孔，外插角10°。

　　導(dǎo)管制作：導(dǎo)管采用φ42mm熱軋鋼管加工，尾部焊套箍，頂部做成錐形，管壁按梅花型交替布鉆小孔，孔眼直徑φ8mm，間距為15cm。

　　安插導(dǎo)管：人工將加工好的鋼管插入孔內(nèi)，鋼管入巖長度4m，各段縱向搭接長度為1.5m。

　　注漿：用灌漿泵灌注水泥-水玻璃雙液漿，注漿前對(duì)開挖面及距掌子面5m范圍內(nèi)邊、頂拱噴砼封閉，噴厚5～10cm，注漿壓力0.3～0.5Mpa，水泥漿的水灰比控制在0.8:1～1:1之間，具體根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)后最終確定，孔口設(shè)置止?jié){塞。注漿時(shí)先注無水孔，再注有水孔，從拱頂向下逐孔注漿，如遇冒漿或串漿，則間隔一孔或幾孔分序注漿。

　　4.2   噴錨支護(hù)

　　開挖完成后，立即噴5cm厚C20素砼進(jìn)行封閉，隨后按@1.0×1.0m，梅花型布置L=500cm的Φ25錨桿@800mm*800mm，掛Φ8(網(wǎng)格間距150×150mm)的鋼筋網(wǎng)。錨桿施作采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，先用錨桿注漿機(jī)注漿，人工安裝錨桿，保證錨桿的安設(shè)及質(zhì)量。

　　4.3   鋼拱架制作及安裝

　　鋼拱架采用I16a工字鋼分段制作，按單元拼焊成榀后，運(yùn)至現(xiàn)場安裝。其制作安裝要求如下：

　　加工做到尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順；單元結(jié)合須采用鋼板焊接；焊接成型時(shí)，沿鋼架兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，接頭處相鄰兩節(jié)圓心重合，連接孔位置準(zhǔn)確。

　　鋼拱架安裝在初噴混凝土及掛鋼筋網(wǎng)后進(jìn)行，縱向間距為1.0m，鋼拱架與噴砼面之間應(yīng)緊貼，鋼架安裝完成后，和小導(dǎo)管及錨桿露頭焊接牢固，每5榀鋼拱架間沿周邊每隔1m用的縱向鋼筋聯(lián)接，使之成為整體結(jié)構(gòu)。并隨著下層洞開挖完成將鋼拱架引至洞腳基巖面，用2Φ25、L=500cm鎖腳錨桿及40cm*40cm*40cm的C20砼墩固定。對(duì)于鋼拱架與圍巖之間有較大間隙的部位，采用C15毛石砼回填。最后噴射20cm厚C20早強(qiáng)混凝土，包裹鋼拱架。

　　5.結(jié)束語

　　由于管棚支護(hù)是在圍巖應(yīng)力調(diào)整及重分布之前形成了具有較大剛度和承載能力的臨時(shí)支撐拱圈，并隨著錨桿的安插及鋼拱架的安裝，對(duì)洞室開挖后周邊圍巖提供了一個(gè)較大的反作用力，有效地約束了洞室圍巖的應(yīng)力調(diào)整。在該洞段及進(jìn)廠交通洞進(jìn)口段施工過程中，經(jīng)周邊收斂及頂拱下沉觀測，未發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定變形，且在開挖支護(hù)完成108d~121d后，經(jīng)實(shí)測成果分析，圍巖無明顯變形，處于穩(wěn)定狀態(tài)，故管棚聯(lián)合支護(hù)已完全滿足圍巖支護(hù)要求。經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工四方討論研究，取消了原設(shè)計(jì)對(duì)該段的鋼筋砼襯砌。因此，管棚聯(lián)合支護(hù)在該工程中的應(yīng)用，既保證了施工安全，又節(jié)約了投資。

　　編寫：

　　1、譚其志（1969-   ），男，貴州省德江縣人，高級(jí)工程師，從事施工技術(shù)及項(xiàng)目管理工作。

　　2、李文超（1980-   ），男，黑龍江省方正縣人，工程師，從事施工技術(shù)及項(xiàng)目管理工作。